1. 熔斷器的定義
ISO-8820和QC／T420-2004等標(biāo)準(zhǔn)中將它定義為：接于電路中，當(dāng)電流超過(guò)規(guī)定值和規(guī)定的時(shí)間時(shí)，使電路斷開(kāi)的熔斷式保護(hù)器件。熔斷器是一個(gè)熱能響應(yīng)器件，熔斷器中的熔片或熔絲是用電阻率較高的易熔合金制成，或用截面積較小的良導(dǎo)體制成。為了保護(hù)線束及其它設(shè)備，它被有意設(shè)計(jì)和制造成線路中最弱的一部分，線路在正常工作情況下，熔斷器中的熔片或熔絲不會(huì)熔斷；當(dāng)系統(tǒng)中一旦發(fā)生短路或者嚴(yán)重過(guò)載時(shí)，熔片或熔絲會(huì)立即熔斷，從而保護(hù)電路和電器設(shè)備。
2. 熔斷器的選用原則
為了使熔斷器起到其應(yīng)有的作用，確保整車(chē)用電器安全工作，選擇合適的類(lèi)型及規(guī)格就變得尤為重要。熔斷器的選型涉及以下因素：施加在熔斷器上的電流特性、電壓特性、熔斷器的環(huán)境溫度、安裝尺寸限制、應(yīng)用線路等。當(dāng)外加電壓和安裝尺寸一定的情況下，熔斷器的選擇主要從電流特性、環(huán)境溫度及應(yīng)用線路3個(gè)因素考慮。
從應(yīng)用線路上考慮，整車(chē)線路根據(jù)電流強(qiáng)弱可以分為高壓大電流保護(hù)區(qū)和中低壓小電流保護(hù)區(qū)。一般情況下，一輛電動(dòng)汽車(chē)使用4～5個(gè)高壓熔斷器，主要包括電機(jī)控制器、空調(diào)線路、DC／DC、電池組加熱器等高壓大電流設(shè)備。一輛電動(dòng)汽車(chē)使用中低壓熔斷器數(shù)量較多，主要是汽車(chē)線路中的中央控制盒，包括燈光線路、音響線路、刮水器線路等電器設(shè)備。其中中低壓小電流保護(hù)區(qū)，熔斷器可以按照傳統(tǒng)燃油車(chē)的規(guī)范條件去選擇，在此不再闡述。本文主要討論高壓大電流熔斷器選擇方法。電動(dòng)汽車(chē)電氣拓?fù)鋱D如圖1所示。
3. 高壓熔斷器的類(lèi)型
3.1 英標(biāo)熔斷器
英式熔斷器主要用于英聯(lián)邦國(guó)家生產(chǎn)的設(shè)備。英標(biāo)熔斷器殼體采用陶瓷材質(zhì)，產(chǎn)品具有體積小、性?xún)r(jià)比高等特點(diǎn)，特別受到240V以下的UPS廠商青睞。英標(biāo)BS88系列熔斷器式樣如圖2所示。
3.2 美標(biāo)熔斷器
美式熔斷器應(yīng)用最為廣泛，涵蓋了大部分電力電子產(chǎn)品應(yīng)用。美標(biāo)熔斷器殼體采用三聚氰胺網(wǎng)格布加陶瓷層疊工藝制成，抗沖擊能力強(qiáng)，并且具有焦耳積分值（I2t）小、功率損耗小、直流性能優(yōu)越等特點(diǎn)，廣泛應(yīng)用在變電站、電力機(jī)車(chē)等場(chǎng)合。美標(biāo)熔斷器式樣如圖3所示。
3.3 歐標(biāo)熔斷器
歐標(biāo)方形熔斷器殼體采用陶瓷材質(zhì)，該產(chǎn)品具有運(yùn)行溫度低、功率損耗小、焦耳積分值（I2t）小等特點(diǎn)，適用于要求結(jié)構(gòu)緊湊、性能優(yōu)越、大功率應(yīng)用場(chǎng)合，尤其在手動(dòng)維修開(kāi)關(guān)（MSD）中大量使用。歐標(biāo)熔斷器式樣如圖4所示。
4. 熔斷器選用及計(jì)算方法
對(duì)于高電流保護(hù)區(qū)，所選熔斷器應(yīng)具備以下性能：①容量大，通常在幾十到幾百A；②能夠承受瞬間高電流、高脈沖；③安全可靠性高；④運(yùn)行環(huán)境溫度相對(duì)較高；⑤機(jī)械特性好。
4.1 熔斷器類(lèi)型選擇
根據(jù)熔斷器工作環(huán)境、尺寸限制、電流特性、電壓特性、連接方式等選擇合適的類(lèi)型。通常電動(dòng)汽車(chē)高壓熔斷器會(huì)選用美標(biāo)FWH、FWP等系列。
4.2 熔斷器參數(shù)確定
通常熔斷器的額定電流值是基于環(huán)境溫度23±5℃時(shí)的值，為了滿(mǎn)足電動(dòng)汽車(chē)實(shí)際工況要求，需要對(duì)額定電流值進(jìn)行修正。可允許的最大連續(xù)負(fù)載電流可以用以下公式進(jìn)行計(jì)算：Ib=In·Kt·Ke·Kv·Kf·Kb
（1）式中：Ib———可允許的最大連續(xù)負(fù)載電流；In———熔斷器的額定電流；Kt———溫度校正因數(shù)；Ke———連接器件熱傳導(dǎo)因數(shù)［6］；Kv———風(fēng)冷校正因數(shù)；Kf———頻率校正因數(shù)；Kb———熔斷器殼體校正因數(shù)。
通過(guò)上述公式，可以得到一個(gè)初步的熔斷器額定電流。但是通常情況下In是一個(gè)非標(biāo)準(zhǔn)值，在選型的時(shí)候，選擇大于In的那個(gè)標(biāo)準(zhǔn)值即可。
4.3 熔斷器參數(shù)修正
通過(guò)公式（1）計(jì)算得出的熔斷器額定值是一個(gè)初步選型數(shù)據(jù)，初步選型完成后，根據(jù)實(shí)際運(yùn)行工況數(shù)據(jù)對(duì)熔斷器額定電流值進(jìn)行參數(shù)校正，例如通過(guò)過(guò)載電流持續(xù)時(shí)間、電流大小，沖擊電流持續(xù)時(shí)間、電流大小等因素進(jìn)行參數(shù)修正。
5. 應(yīng)用實(shí)例
以國(guó)家863項(xiàng)目長(zhǎng)城C20REV電動(dòng)汽車(chē)為例，介紹其高壓熔斷器選擇方法。長(zhǎng)城C20REV電動(dòng)汽車(chē)參數(shù)匯總見(jiàn)表1。下面對(duì)公式（1）中各參數(shù)進(jìn)行選擇。
1）根據(jù)連續(xù)負(fù)載電流及環(huán)境溫度，初步選擇一款熔斷器，暫選美標(biāo)FWH系列，型號(hào)為FWH250A（電流250A，電壓500V），In=250A。
2）由表1可知，熔斷器采用自然對(duì)流冷卻，最高環(huán)境溫度為60℃，查閱圖6溫度因數(shù)校正曲線圖，可得溫度校正因數(shù)Kt=0.8。
3）由表1可知，熔斷器采用銅排連接，銅排的電流密度為2.5A／mm2，查閱圖7連接器件熱傳導(dǎo)因數(shù)校正曲線圖，可得熱連接校正因數(shù)Ke=0.85。
4）由表1可知，熔斷器采用自然對(duì)流冷卻，由于沒(méi)有對(duì)熔斷器采用額外散熱處理，查閱圖8風(fēng)冷因數(shù)校正曲線圖，可得風(fēng)冷校正因數(shù)Kv=1。
5）根據(jù)表1，整個(gè)熔斷器工作頻率在1000Hz以下，查閱圖9頻率因數(shù)校正曲線圖，可得頻率校正因數(shù)Kf=1。
6）熔斷器初步選擇采用的是美標(biāo)，其Kb=1。將以上參數(shù)代入式（1）：Ib=250×0.8×0.85×1×1×1=170A。即：熔斷器可允許的最大連續(xù)負(fù)載電流為170A。
7）當(dāng)系統(tǒng)電壓為420V時(shí)，通過(guò)表2、圖10可得I2t值（總焦耳積分值）為32200×0.75=24150A2S。
8）當(dāng)系統(tǒng)電壓為420V時(shí)，查閱圖11FWH系列弧電壓校正曲線圖，可得最大弧電壓為880V。
9）系統(tǒng)過(guò)載電流計(jì)算如下。
過(guò)載1：Imax（30s）＜60%·It，即250A＜60%×500=300A。
過(guò)載2：Imax（10s）＜60%·It，即300A＜60%×600=360A。
脈沖1：Imax（100ms）＜70%·It，即350A＜70%×1000=700A。
根據(jù)圖12電流時(shí)間特性曲線，可知過(guò)載1、過(guò)載2、脈沖1等電流均小于FWH-250A對(duì)應(yīng)時(shí)間點(diǎn)的電流，滿(mǎn)足電流-時(shí)間特性要求。
經(jīng)過(guò)以上參數(shù)校正，證明暫選的FWH-250A熔斷器符合應(yīng)用參數(shù)要求。通過(guò)C20REV電動(dòng)汽車(chē)大量實(shí)際路試，所選擇的熔斷器工作正常、穩(wěn)定、可靠，完全滿(mǎn)足實(shí)際運(yùn)行要求，從而證明本選用方法具有實(shí)際使用價(jià)值。
